Question

我正在学习C ++中的函数式编程。我的意图是传递一个非泛型函数作为参数。我知道模板方法，但是我想将函数签名限制为API设计的一部分。我制定了4种不同的方法example on cpp.sh：

// Example program
#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>

typedef int(functor_type)(int);


int by_forwarding(functor_type &&x)  {
    return x(1);
}

int functor_by_value(functor_type x) {
    return x(1);
}

int std_func_by_value(std::function<functor_type> x) {
    return x(1);
}

int std_func_by_forwarding(std::function<functor_type> &&x) {
    return x(1);
}

int main()
{
    std::cout << functor_by_value([](int a){return a;}); // works
    std::cout << std_func_by_value([](int a){return a;}); // works
    std::cout << std_func_by_forwarding(std::move([](int a){return a;})); // works

    //std::cout << by_forwarding([](int a){return a;}); // how to move lambda with forwarding ?
}

以上任何尝试正确吗？如果没有，我如何实现我的目标？

Answer 1

（基于评论的澄清）

可以使用std::is_invocable来限制签名：

template<typename x_Action> auto
functor_by_value(x_Action && action)
{
    static_assert(std::is_invocable_r_v<int, x_Action, int>);
    return action(1);
}

online compiler

Answer 2

其他替代方法：

template <typename Func>
auto functor_by_value(Func&& f)
-> decltype(std::forward<Func>(f)(1))
{
    return std::forward<Func>(f)(1);
}

Answer 3

通常，这取决于您的编译器今天的性能如何，以及将来的性能如何。

当前，编译器并不擅长优化std::function。令人惊讶的是，std::function是一个复杂的对象，有时必须分配内存以维护有状态的lambda函数。这也使std::function必须能够引用成员函数，常规函数和lambda并以透明方式进行处理的事情变得复杂。这种透明性会耗费大量运行时间。

因此，如果您想要最快的代码，则应注意std::function。因此，第一个变体是最快的（在当今的编译器中）：

int functor_by_value(functor_type x) {
    return x(1);
}

它只是将指针传递给函数。

当涉及有状态的lambda时，您只有两个选择。可以将lambda作为模板参数传递，或转换为std::function。因此，如果您想使用lambdas来实现最快的代码（在当今的编译器中），则可以将该函数作为模板参数传递。

由于lambda函数可能具有大状态，因此传递它可能会复制大状态（无法进行复制省略时）。 GCC将直接在参数列表上构造lambda（无副本），但是嵌套函数将为lambda调用副本构造函数。为避免这种情况，请通过const引用（在这种情况下它不能更改）或右值引用传递它：

template<class Func>
void run2(const Func & f)
{
    std::cout << "Running\n";
    f();
}
template<class Func>
void run(const Func & f)
{
    run2(f);
}
int main()
{
    run([s=BigState()]() { std::cout << "apply\n"; });
    return 0;
}

或者：

template<class Func>
void run2(Func && f)
{
    f();
}
template<class Func>
void run(Func && f)
{
    run2(std::forward<Func>(f));
}
int main()
{
    run([s=BigState()]() { std::cout << "apply\n"; });
    return 0;
}

在不使用引用的情况下，复制lambda时将复制BigState（）。

更新：再次阅读问题后，我看到它想限制签名

template<typename Func, 
         typename = std::enable_if_t<
            std::is_convertible_v<decltype(Func(1)), int>>>
void run2(const Func & f)
{
    std::cout << "Running\n";
    f();
}

这会将它限制为可以接受int（可能使用隐式强制转换）并返回int或任何隐式强制转换为int的类型的函数。但是，如果您只想接受完全接受int并返回正整数的类函数对象，则可以查看lambda是否可转换为std::function<int(int)>

Answer 4

但是我想将函数签名限制为API设计的一部分。

所以要限制它：

#include <functional>
#include <type_traits>
#include <iostream>

/// @tparam F is a type which is callable, accepting an int and returning an int
template
<
    class F, 
    std::enable_if_t
    <
        std::is_convertible_v<F, std::function<int(int)>>
    >* = nullptr
>
int myfunc(F &&x) {
    return x(1);
}

int main()
{
    auto a = myfunc([](int x) { std::cout << x << std::endl; return 1; });

    // does not compile
    // auto b = myfunc([]() { std::cout << "foo" << std::endl; return 1; });
}

传递非泛型函数的最有效方法是什么？

4 个答案: